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聚丙烯酰胺生产技术除了上述的单元操作外,在工艺配方上还有较明显的差别,引发就有前加碱共水解工艺和后加碱后水解工艺之分,两种方法各有利弊,前加碱共水解工艺过程简单,但存在水解传热易产生交联和相对分子质量损失大的问题,后加碱后水解虽然工艺过程增加了,但水解均匀不易产生交联,对产品相对分子质量损失也不大。
目前我国聚丙烯酰胺聚合用的引发剂有无机引发剂、有机引发剂和无机—有机混合体系3中类型。过氧化物大致分为无机过氧化物和有机过氧化物。无机过氧化物如过硫酸钾,过硫酸铵、过溴酸钠和过氧化氢等。有机过氧化物如过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰和叔丁羟基过氧化物等。它们配用的还原剂有硫酸亚铁、氯化亚铁、偏亚硫酸钠和硫代硫酸钠等。
偶氮化合物类,如偶氮二 、偶氮双二甲基戊腈、偶氮双氰基戊酸钠和20世纪80年代开发的偶氮脒盐系列,如偶氮N-取代脒丙烷盐酸盐是一类竞相开发的产品,它们的加入浓度为万分之0.005-1,催化效率很高,有助于生产相对分子质量高的产品,且溶于水,便于使用。聚丙烯酰胺是目前工业上重要的有机高分子絮凝剂之一,在工业上通常采用水溶液法,反向悬浮聚合法来生产聚丙烯酰胺。下面来介绍一下反向悬浮聚合法生产聚丙烯酰胺的工艺。
反向悬浮聚合法是制作聚丙烯酰胺(PAM)微球的如今使用广泛、技术相对成熟的方法。采用强烈搅拌将单体或单体混合物分散在介质(介质为有机溶剂)中,成为细小颗粒再进行单体、引发剂、有机溶剂和分散稳定剂的聚合。当聚合完成后,经过沸脱水、分离、干燥可以得到微粒状产品。反向悬浮聚合法得到的产品,固体质量分数>90%,聚合率>95%,单体残留量<0.5%,产品粒径在10-500微米之间,产品的水溶性良好。
该方法因为工艺简单,操作控制方便,聚合热易于去除,聚合物易于分离、洗涤、干燥,产品纯净、均匀、稳定,容易实现工业化。但是反向悬浮聚合法在工业生产中也存在着问题,首先受搅拌转速的影响很大,容易聚结,发生凝胶,共沸时体系不稳定,出水时间长等缺点。还有出品粒径分布较宽,大量的有机溶剂使用,生产操作的,聚合成本太高等一系列原因导致反向悬浮聚合法在很少在国内用于生产聚丙烯酰胺。
非离子聚丙烯酰胺的使用要遵循如下原则:颗粒状聚丙烯酰胺絮凝剂不能直接投加到污水中。使用前必须先将它溶解于水,用其水溶液去处理污水。溶解颗粒状聚合物的水应该是干净(如自来水),不能是污水。常温的水即可,一般不需要加温。水温低于5℃时溶解很慢。水温提高溶解速度加快,但40℃以上会使聚合物加快降解,影响使用效果。一般自来水都适合于配制聚合物溶液。强酸、强碱、高含盐的水不适于用来配制。
聚合物溶液浓度的选择,建议为0.1%—0.3%,即1升水中加1g—3g聚合物粉剂。聚丙烯酰胺溶液的粘度主要反映了液体分子之间因流动或相对运动所产生的内摩擦阻力。内摩擦阻力与聚合物的结构、溶剂的性质、溶液的浓度及温度和压力等因素有关,它的数值越大,表明溶液的粘度越大。
1、温度对聚丙烯酰胺粘度的影响
温度是分子无规则热运动激烈程度的反映,分子的运动必须克服分子间的相互作用力,而分子间的相互作用,如分子间氢键、内摩擦、扩散、分子链取向、缠结等,直接影响粘度的大小,故高聚物溶液的粘度会随温度发生变化。温度改变对高聚物溶液粘度的影响是显著的。聚丙烯酰胺溶液的粘度随温度的升高而降低,其原因是高分子溶液的分散相粒子彼此纠缠形成网状结构的聚合体,温度越高时,网状结构越容易破坏,故其粘度下降。
鲍尔环填料,是20世纪40年代德国BASF公司在拉西环填料的基础上开发的,它采用金属薄板冲扎制成,在环壁上开出了两排带有内伸舌叶的窗孔,每排窗有五个舌叶弯入环内,指向环心,在中心处几乎相搭,上下两层窗孔的位置相互错开,一般开孔的总面积约为整个环面积的35%左右。
中文名 鲍尔环填料 外文名 Pall Ring Packing 材质 金属,陶瓷,塑料 适应设备 吸收塔,干燥塔,冷却塔 典型厂家 萍乡联创环保 直径 16mm,25mm,38mm, 50mm, 76mm 堆积方式 散堆 比表参数 鲍尔环填料是一种新型填料,是针对拉西环的一些主要缺点加以改进而出现的,是在普通拉西环的壁上开八层长方形小窗,小窗叶片在环中心相搭,上下面层窗位置相互交搭而成。它与拉西环填料的主要区别是在于在侧壁上开有长方形窗孔,窗孔的窗叶弯入环心,由于环壁开孔使得气、液体的分布性能较拉西环得到较大的改善,尤其是环的内表面积能够得以充分利用。
鲍尔环填料材质,鲍尔环填料分为三种材质:陶瓷、金属、塑料等。其中金属材质:304、316、316L、碳钢、201、410等。塑料材质中:PP、RPP、CPVC、PVDF、PVC、PTFE、FEP、PFA等。其中塑料鲍尔环填料一般分为三种形状:米字形、#字形、+字形,还有其它异型鲍尔环。塑料鲍尔环填料特别适用于石油、化工、氯碱、煤气、环保等行业的中低温(60-150度)提馏、吸收及洗涤塔中及二氧化碳脱气塔、臭氧接触反映塔等作为接触填料等其它反应塔。
陶瓷鲍尔环填料适用于二氧化碳脱气塔酸雾净化塔、臭氧接触反应塔等作为接触填料及其它反应塔等。
金属鲍尔环填料应用:真空精馏塔、处理热敏性、易分解、易聚合、易结碳的物料。
特点,鲍尔环由于环壁开孔,大大提高了环内空间及环内表面的利用率,气流阻力小,液体分布均匀。具有通量大、阻力小、分离效率高及操作弹性大等优点,在相同的降压下,处理量可较拉西环大50%以上。与拉西环相比,这种填料具有生产能力大、阻力强、操作弹性大等特点,在一般情况下同样压降时处理可比拉西环大50%-,同样处理时压降比拉西环小50%-70%,鲍尔环的气体通量可增加50%以上,传质设备效率提高30%左右。鲍尔环是一种应用较广的填料。
聚丙烯酰胺和其它絮凝剂混合使用添加的顺序方法:在使用复合絮凝剂的时候必须注意添加的先后顺序和投加时间间隔!PAC与PAM联合使用就是让PAC先完成中和电荷/胶体脱稳形成细小絮体之后,进一步加大絮体体积有利于充分沉淀。
由于聚合氯化铝PAC反应时间很短,所以加入后需要强烈的混合,PAM作用时间要长,混合注意先强后弱——先强是为了混合均匀后弱是为了避免破坏絮体!聚丙烯酰胺属于絮凝剂,聚合氯化铝属于混凝剂,一般情况下是先加混凝剂再加聚丙烯酰胺,但为了保险起见,还是建议大家通过实验效果来确定添加的顺序!加药点、加药量、加药时间以及混合强度需要实验确定,切记千万不能把他们两种药剂放在一起使用,否则会影响效果,增大使用成本。
聚丙烯酰胺絮凝剂失效的判断方法,经常遇到很多污水处理厂,特别是南方地区,由于气候潮湿,一些污水厂的聚丙烯酰胺因堆放久了或者是包装口没有扎紧导致吸潮结块,针对聚丙烯酰胺絮凝剂结块情况,很多人有疑问,是不是失效了,还可不可以再用,其实像这种情况只要你能把它溶开,水溶液有粘度,是没有失效,但结块后的聚丙烯酰胺是很难溶解开的,其实也意味着资源的浪费。实不同种类的聚丙烯酰胺的保质期是有很大的区别的,这个和其结构有关联,相对来说阴离子聚丙烯酰胺的有效期时间要长点,阳离子聚丙烯酰胺一般我们 规定保质期为1年。超出这个期限,均视为超过保质期。
聚丙烯酰胺失效可以从两个方面来判断,一个是粘度降低,二是絮凝效果变差。使用特性、絮凝性:PAM能使悬浮物质通过电中和,架桥吸附作用,起絮凝作用。粘合性:能通过机械的、物理的、化学的作用,起粘合作用。降阻性:PAM能有效地降低流体的摩擦阻力,水中加入微量PAM就能降阻50—80%。
增稠性:PAM在中性和酸条件下均有增稠作用,当PH值在10以上PAM易水解。呈半网状结构时,增稠将更明显。洗煤用的阳离子聚丙烯酰胺的使用数量可以设置在三十公斤到一百一十公斤之间;化工行业的废水使用量一般是五十到一百二十公斤之间;漂染行业的废水和造纸行业的废水难处理,应该加大使用数量,把使用数量设置在一百到三百公斤比较合理,电镀废水行业和普通的工业用水一般都不要超过五十公斤。注意:(这几种行业的使用数量都是每一千吨废水的数量)。
生活污水根据处理方法的不同脱泥用的絮凝剂是不一样的。如果工艺主体采用生化方法,也就是剩余污泥脱水(可能含有部分初沉泥),只需要阳离子PAM作为污泥脱水剂即可。如果工艺主体采用物化方法,如一级强化,加载磁分离等工艺,一般是先加PAC调质,然后再加阴离子絮凝剂, 加阳离子絮凝剂脱水。具体投加量要根据污水水质而定。
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